浅谈高速公路桥梁溶洞桩基施工技术
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摘要：本文主要从溶洞桩基施工前的准备、施工技术措施及常见事故处理对策这几个方面进行阐述，以供参考。
1 前言
溶岩地区由于其地质情况复杂，溶洞发育情况难以探明，桥梁桩基施工向来是一大难点。在高速公路基础建设工程中，常会遇见溶洞、流砂层、地下暗河等特殊地质情况。如果处理方法不当，往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生。为了防止因溶洞造成泥浆流失发生坍塌事故，以及造成埋锤、卡锤等恶性事故，本文就高速公路桥梁溶洞桩基施工技术展开探讨，以供参考。
2溶洞桩基施工前的准备
2.1逐桩探明地质情况
由于岩溶地区地质构造复杂，宜一桩一钻，因此桩基施工前，应逐桩探明地质情况，摸清桩底有无溶洞，尤其关注溶洞大小及分布状况，根据实际地质情况选择适当的施工方法。一要详细复核业主提供的每根桩的地质钻探资料，确认其各岩层地质状况、溶洞位置、深度、高度、填充物类型和充满程度，画图列表，为制定相应施工方案提供详细的依据；二是要根据地质钻探资料和填充物情况，查明溶洞或土洞的发育地质条件，分布规律，地下水位高度、排泄通畅程度，对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。
2.2钻孔方法选择
桩基成孔目前常用方法有人工挖孔、旋转钻机成孔、冲击钻进成孔等，对于岩溶地区桩基础施工方法，可采取人工挖孔、冲击钻孔及静压管桩等方法。由于岩溶地区有岩溶发育，致使岩面倾斜比较大，基底岩石软硬不均，局部岩石呈陡壁分布，所以，钻孔设备一般选用“冲击型”钻机。
2.3主要材料准备
根据溶洞大小，溶洞桩基施工现场准备相当数量的片石、粘土、水及钢护筒。
2.4主要机械配备
即主要机械配备有：冲击钻机、装载机、吊车、挖掘机、运输车、应急发电机等。
3 施工技术措施
3.1钻进工艺
3.1.1 钻机应用“八”字揽风绳栓位，严禁将钻机支撑在孔口，支撑点应远离桩位；钻机就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷；
3.1.2在上层粉土钻进时，泥浆相对密度应加大至1.35g/cm3～1.50g/cm3；应边钻边造浆，做好护壁工作，防止塌孔、埋钻、扩径；
3.1.3在砂层、回填土、软塑粘土层和卵石层钻进时，冲击钻冲程宜为50cm、75cm；在岩溶层钻进时，要备足粘土、片石、袋装水泥等材料，当钻至溶洞顶1 m左右时，在1 m～1.5m范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻；
3.1.4 在钻进过程中，应。密切观察护壁泥浆性质和状态，如浆面异常变动、泥浆颜色发生变化，应立即向孔内补入泥浆，避免泥浆面下降过多而塌孔；
3.2 多级钢护筒埋设
护筒埋设极为重要，护筒直径比桩径大200mm～400mm左右，端部应打入粘土层或粉土层中，以保证不漏水，一般情况下埋置深度宜为2~4m。若确需将护筒端部打入填土、砂或砂砾层中时，应在护筒外侧回填粘土，分层夯实，以防漏水。护筒高度高出地面0.3m或水面1.0m-2.0m。钢护筒下好后，采用冲击钻反循环钻进至设计要求，钻头直径为800mm。
3.3 清孔
3.3.1清孔时，应观测孔底沉渣厚度和冲洗液含渣量，当冲洗液含渣量小于4％，孔底沉渣厚度符合设计要求时即可停止清孔，但应保持孔内水头高度，防止坍孔发生；
3.3.2第一次沉渣处理在终孔时停止钻具回转，将钻头提离孔底50～80cm，维持冲洗液的循环，并向孔中注入含砂量小于4％的新泥浆或清水，令钻头在原地空转10分钟左右，直至达到清孔要求为止；
3.3.3第二次清孔是在灌注混凝土之前进行，通常利用浇注导管内插气管进行气举反循环清孔；待二次清孔符合要求后，应立即进行灌注混凝土。
3.4灌注混凝土
3.4.1注浆孔根据地质情况在每一根桩的中心位置或桥墩承台的四周布钻，孔径80mm，孔深要求应穿透破碎、裂隙带和溶洞，钻至距溶洞、裂隙带底面20cm左右停止钻进，开始注浆；
3.4.2水泥标号不宜低于325号，粗骨料宜优先选用卵石，骨料最大粒径不应大于导管内径的1/6～1/8鹏，同时不应大于40mm；细骨料宜采用级配良好的中砂；水泥浆液配合比为水：水泥=0.8：1.0，水灰比宜采用0.5～0.6，混凝土拌合物应有良好的和易性，坍落度宜为18～20cm；
3.4.3注浆时，灌浆压力应均匀，开始应保持在0.2MPa，随后逐渐加大，直至全压力灌注；灌浆压力不宜超过1．0MPa，速度为15～20 l/min；
3.4.4注浆时，注浆管必须插入填充物的底部，然后边注浆边缓慢上提，提管速度不宜太快，根据注浆速度确定，应使渗透半径控制在允许范围内；
3.4.5灌注混凝土时应连续进行，不得中断，以免形成塌孔和断桩；浇注过程中控制导管埋深在2-6m之间，以保证桩身桩身质量；
3.4.6 当导管提升时，要根据导管埋置深度确定提升高度，拆除导管时动作要快，一般不宜超过15min；提升后导管埋深不得小于2 m；在提升的过程中，应防止导管碰挂钢筋笼而造成其定位偏移；
3.4.7 浇注高度应高出设计桩顶0．5～1.Om，在浇注完成后24小时内，周围5m范围内的孔位不能开钻。
4 常见事故处理对策
4.1漏浆
若在施工过程中遇漏浆现象，则应及时向孔内补充泥浆，加大泥浆的密度和黏度，向孔中回填粘土夹片石、块石、片石、水泥等混合物，或直接投入袋装水泥和黏土，回填高度超过漏浆位置，然后采用重锤反复冲击回填粘土，使水泥和黏土混合，形成水泥土浆，以增加护壁的密实度和强度，防止渗漏。其机理是水泥与黏土经充分搅拌后形成一种具有一定强度的复合体经反复冲击而挤入裂缝中起封闭作用。
4.2坍塌
当漏浆非常严重，孔壁无泥浆护壁则会引起坍塌。对易出现孔壁坍塌的地层，应事先预备好供加长用的钢护筒，必要时采用双套筒，第一套护筒外径比桩径大2～3级，下到粘土层内，护筒底部周围用水泥砂浆固结止水；第二套护筒比桩径大1级，下到岩溶裂隙强发育带中较完整的基岩上，防止孔壁坍塌。若已发生坍孔，应迅速拔出护筒，移走钻机，向孔口抛填片石、泥包混合料，随后可现场加工一个4.5m高，直径大于桩径2～3级的钢筋笼，将加工好的钢筋笼置于坍陷的孔口，四周用袋装粘土堆砌，堆砌时四周均匀升高，恢复桩孔，堆砌土袋井口四周土填平，冲击钻继续冲孔。
4.3卡钻
卡钻的主要原因是对溶洞分布情况不明确，在钻到离溶洞顶板很近时采用高落程冲击，使钻头冲破溶洞顶板岩石，卡在溶洞顶板岩石不同部位。
在遇到卡钻时，不能强行提拉，应针对具体的情况采取处理方法。若卡在顶板岩石中部，可缓缓上下活动钻头，待松动后慢慢提出；若斜卡在顶板岩石中，可自制简易正绳器，将钻头拉正，缓缓提起；若卡在顶板岩石下部，则可利用大钻头上下松动将项板岩石破掉后提出，也可用钢丝绳将小钻头放入把顶板岩石砸碎，再将大钻头提出。
4.4 沉碴超标
若遇沉碴超标，其处理方法为：首先，在成孔后应用打碴筒将孔底沉碴打尽，采用专门清孔的气举反循环设备第二次清孔3-5小时，后静置2―3小时，再清孔一次，下完钢筋笼，浇注混凝土前进行第二次清孔；其次，现场最好配置泥浆船，清孔过程用优质泥浆置换，以保证质量。
参考文献：
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[2]骆伟，覃文明.基于岩溶复杂地质下的高速公路桥梁桩基施工技术分析探讨[J].四川建材，2010，（3）.